半导体的测量程龙飞.

1、一、半导体的基础知识 物体根据导电能力的强弱可分为导体、半导体、半导体和绝缘体导体和绝缘体三大类。凡容易导电的物质（如金、银、铜、铝、铁等金属物质）称为导体；不容易导电的物质（如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等）称为绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅、锗、硒等）称为半导体。半导体之所以得到广泛的应用，是因为它具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性能。 q半导体器件在人们生活中的重要作用半导体器件在人们生活中的重要作用信息领域：计算机及网络设备（信息领域：计算机及网络设备（CPU、Memory、Chips）通信（移动电话）通信（移动电话）能源领域：电源、机车、电机、马能源领域：电源、机车、电机

2、、马达、电力输送、节能、环保、自动化达、电力输送、节能、环保、自动化军事领域：尖端智能武器、光探测军事领域：尖端智能武器、光探测器、测距器、测距消费类：随身听、音频数字信号处消费类：随身听、音频数字信号处理、光笔、电子表、汽车电子（电动车门理、光笔、电子表、汽车电子（电动车门、电喷、照明）、空调、彩电、电喷、照明）、空调、彩电半导体材料半导体材料元素半导体：硅（Si） 锗（Ge）化合物半导体：双元素，三元素等磷化铝(AlP)砷化铝(AlAs)磷化镓(GaP)砷化镓(GaAa)磷化铟(InP)二、二极管二、二极管晶体二极管内部有一个PN结， 还有相应的正负电极引线用玻璃、塑料或金属管壳封装制成。

3、+-P ND特性：作为一种非线性元件，具有单方向导电能力，因此常用于整流和检波。特性：单向导电性特性：单向导电性P型：半导体中多数载流子为空穴，少数载流子为电子，型：半导体中多数载流子为空穴，少数载流子为电子，称为称为P型半导体。型半导体。N型：半导体中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴，型：半导体中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴，称为称为N型半导体。型半导体。PN结：结：N型和型和P型半导体之间的特殊薄层叫做型半导体之间的特殊薄层叫做PN结。结。自由电子空穴AUI 两种载流子在电场中的运动 当当PN结两端加上反向电压时结两端加上反向电压时, ,因电子流向负极，空穴流向正极。因电子流向

4、负极，空穴流向正极。使半导体的特殊薄层增厚，电流无法通过（如图使半导体的特殊薄层增厚，电流无法通过（如图641b所示）。所示）。当当PN结两端加上正向电压时结两端加上正向电压时, ,因电子流向正极，而空穴流向负极。因电子流向正极，而空穴流向负极。使半导体的特殊薄层减薄，使电流流过（如图使半导体的特殊薄层减薄，使电流流过（如图641c所示）。所示）。结论：二极管正偏导通，反偏截止。结论：二极管正偏导通，反偏截止。这一导电特性称为二极管的单向导电性。这一导电特性称为二极管的单向导电性。 空穴(少数)电子(少数)变厚PN内电场外电场AIRRU PN结加反向电压 空穴(多数)电子(多数)变薄PN内电场

5、外电场mAIRU PN结加正向电压二极管定义：二极管属于半导体，它由N型半导体与P型半导体构成，它们相交的界面上形成PN结。二极管的分类：整流二极管，发光二极管，检波二极管，开关二极管，稳压二极管，变容二极管，特性：单向导电性！正极接高电位，负极接低电位时导通，反之截止！所以二极管的方向性是非常重要的。二极管的分类 按用途分：普通二极管(2AP1-2AP9 2CP1-2CP20)用于检波 鉴频 限幅； 整流二极管(2CZ11-2CZ27)用于不同功率的整流；开关二极管(2AK1-2AK4)用于计算机 脉冲控制 开关电路；稳压二极管(2CW1-2CW10)用于稳压电路； 还有发光二极管。普通二极

6、管普通二极管稳压二极管稳压二极管发光二极管发光二极管光电二极管光电二极管102最大反向工作电压最大反向工作电压URM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的URM值可值可达几千伏。达几千伏。3.、最大整流电流、最大整流电流 IF 是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值，其是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值，其值与值与PN结结面积及外部散热条件等有关面积及外部散热条件等有关普通半导体二极管的主要参数普通半导体二极管的主要参数1反向饱和漏电流反向饱和漏电流IS指指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电在二极管两端加

7、入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。在常温下，硅管的流与半导体材料和温度有关。在常温下，硅管的IS为纳安（为纳安（10-9A）级，锗管的）级，锗管的IS为微安（为微安（10-6A）级。）级。几种常用二极管的特点几种常用二极管的特点整流二极管定义：一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。整流二极管整流二极管13整流二极管结构主要是平面接触型，其特点是允许通过的电流比较大，整流二极管结构主要是平面接触型，其特点是允许通过的电流比较大，反向击穿电压比较高，但反向击穿电压比较高，但PN结电容比较大，一般广泛应用于处理频率结电容比较大，一般广泛应用于处理频率不高的电路中。例如

8、整流电路、嵌位电路、保护电路等。整流二极管在不高的电路中。例如整流电路、嵌位电路、保护电路等。整流二极管在使用中主要考虑的问题是最大整流电流和最高反向工作电压应大于实际使用中主要考虑的问题是最大整流电流和最高反向工作电压应大于实际工作中的值。工作中的值。定义：半导体二极管导通时相当于开关闭合（电路接通），截止时相当于开关打开（电路切断），所以二极管可作开关用。开关二极管是专门用来做开关用的二极管，它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短开关二极管具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点，广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。 开关二极

9、管稳压二极管稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用！.稳压二极管的参数:（1）稳定电压 （2）电压温度系数（3）动态电阻（4）稳定电流 ，最大、最小稳定电流（5）最大允许功耗发光二极管定义：发光二极管简称为LED。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长

10、越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。国产二极管的型号命名由五部分组成，国产二极管的型号命名由五部分组成，第一部分用数字第一部分用数字“2”表示二极管，表示二极管，第二部分用字母表示材料和极性，第二部分用字母表示材料和极性，第三部用字母表示类型，第三部用字母表示类型，第四部分用数字表示序号，第四部分用数字表示序号，第五部分用字母表示规格。第五部分用字母表示规格。序号（用数字表示）类型（字母表示）材料和极性（用字母表示）二极管2*规格（字母）二极管的命名二极管的命名二极管的识别二极管的识别例如： 2AP9“2”表示二极管 2CW“2”表示二极管 “A”表示N型，锗材料 “C”表示N型，硅材料

11、 “P”表示普通管 “W”表示稳压管 “9”表示序号 “10”表示序号第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极的数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型 用数字用数字表示序号汉语拼音字母标示规格号符号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗材料P普通管BP型锗材料W稳压管CN型硅材料Z整流管DP型硅材料K开关管 要认识二极管首先要了解二极管的命名方法，各国对晶体二极管的命名规定不同，我国晶体管的型号一般由五个部分组成，如图：三、三极管晶体三极管晶体三极管是由两个做在一起的PN结， 和相应导线封装组成。发射区发射结基区集电结集电区PNP型NPN型三极管的外

12、形和管脚分布三极管的分类v依工作频率分为：低频三极管和高频三极管v依工作功率分为：小功率、中功率和大功率三极管v依封装形式分为：金属封装、玻璃封装、塑料封装v依导电特性分为：PNP型 NPN型三极管的主要参数三极管的主要参数 1、共发射极直流放大倍数、共发射极直流放大倍数HFE 共发射极直流放大倍数HFE是指在没有交流信号输入时，共发射极电路输出的集电极直流电流与基极输入的直电流之比。这是衡量晶体三极管有无放大作用的主要参数，正常三极管的HFE应为几十至几百倍。常用的三极管的外壳上标有不同颜色点，以表明不同的放大倍数。 放大倍数：-15-25-40-55-80-120-180-270-400-

13、 色标点：棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑例如：色点为黄色的三极管的放大倍数是4055倍之间，色点是灰色的三极管的放大倍数为180270倍之间等等。 2、共发射极交流放大倍数、共发射极交流放大倍数 共发射极电路中，集电极电流和基极输入电流的变化量之比称为共发射极交流放大倍数。当三极管工作在放大区小信号运用时，HFE=，三极管的放大倍数一般在10200倍之间。太小，表明三极管的放大能力越差，但越大的管子的往往工作稳定性太差。 晶体三极管的放大倍数在集电极电流过大时也会下降。下降到额定值的2/3倍或1/2时的集电极电流为集电极最大允许电流。三极管工作时的集电极电流最好不要超过集电极最大允许电

14、流。 晶体三极管工作时，集电极电流通过集电结要耗散功率，耗散功率越大，集电结的温升就越高，根据晶体管允许的最高温度，定出集电极最大允许耗散功率。小功率管的集电极最大允许耗散功率在几十至几百毫瓦之间，大功率管却在1瓦以上。国产晶体三极管的型号命名由五部分组成，国产晶体三极管的型号命名由五部分组成，第一部分用数字第一部分用数字“3”表示三极管，表示三极管，第二部分用字母表示材料和极性，第二部分用字母表示材料和极性，第三部分用字母表示类型，第三部分用字母表示类型，第四部分用数字表示序号，第四部分用数字表示序号，第五部分用字母表示规格。第五部分用字母表示规格。 序号（用数字表示）类型（字母表示）材料和

15、极性（用字母表示）三极管3*规格（字母）三极管的命名方法三极管的命名方法要认识三极管首先要了解晶体三极管的命名方法，各国对晶体管的命名方法的规定不同，我国晶体管的型号一般由五个部分组成，见表1。国外部分公司及产品代号见表2。三极管的识别三极管的识别第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极的数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型 用数字表示序号汉语拼音字母标示规格号符号意义符号意义符号意义3三极管APNN型锗材料X低频小功率BNPN型锗材料G高频小功率CPNP型硅材料D低频大功率DNPN型硅材料A高频大功率E化合物材料四、二极管的测量指针式万用表测量

16、测量的方法是先把万用表拨到“欧姆”档(通常用Rx100或Rx1K)进行。1. 判断二极管好坏：测量正反向电阻，如果反向电阻远大于正向电阻则没有问题，而二者相等、无穷大或为0则说明二极管损坏。2.判断二极管的正负二极管导通，阻值较小(几十欧到几千欧的范围),这就告诉我们黑表笔黑表笔接触的是二极管的正极,红表笔红表笔接触的是二极管的负极。二极管截止,阻值很大(一般为几百千欧),这就告诉我们黑表黑表笔笔接触的是二极管的负极,红表红表笔笔接触的是二极管的正极。3.检测发光二极管一般发光二极管的正向压降为1.5v-2.3v,用两个万用表串联可进行检查。用两块万用表，拨到相同电阻档(Rx1档)，串联起来，

17、当作电压源。接入二极管，正常的发光二极管便会发光2 2、测量方法、测量方法 表笔的连接表笔的连接1100.00 表笔的连接表笔的连接1100.00 表笔的连接表笔的连接1100.00 二极管测量结束页二极管测量结束页1100.00n n 选择万用表选择万用表“R1K”挡。挡。n n 用黑表笔接一管脚（假定其为用黑表笔接一管脚（假定其为B极），红表笔分别接另外两管脚，测得两个电极），红表笔分别接另外两管脚，测得两个电阻值。阻值。五、三极管的测量五、三极管的测量判断基极判断基极B和管子类型和管子类型步骤：步骤：如如一个一个阻值均为阻值均为无穷大无穷大，另，另一个一个为为小数值小数值，则黑表棒假定的则黑表棒假定的B B极错误，需重新假定直致找极错误，需重新假定直致找到为止（如图到为止（如图6 64949所示）。所示）。判别：判别：如如二个二个阻值均为阻值均为无穷大无穷大，则管子为，则管子为PNP管，管，则黑表棒接触的为则黑表棒接触的为B极，极， 假定正确。假定正确。如如二个二个阻值均为阻值均为小数值小数值，则管子为，则管子为NPN管，管，则黑表棒接触的为则黑表棒接触的为B极，极， 假定正确。假定正确。l l 具有具有“或或h hFEFE”挡的万用表测量（如挡的万用表测量（如MF47）下图测电流的放大系数下图测